欧州の素粒子物理学者は本日、スイスとフランスの国境にまたがる世界最大の原子粉砕機である長さ 27 キロメートルの大型ハドロン衝突型加速器 (LHC) の後継機の概念設計を発表しました。この報告書は、LHC が 2012 年に大きなファンファーレとして発見した奇妙な新粒子であるヒッグス粒子を詳細に研究するために、円周 100 キロメートルにもなるさらに大きな加速器を必要としています。サーキュラー コライダー (FCC) は、90 億ユーロの費用がかかります。スイスのジュネーブ近郊にあるヨーロッパの素粒子物理学研究所である CERN が発行した声明によると、LHC の閉鎖が予定されている 2040 年頃に運用を開始する予定です。
LHC は陽子を陽子に砕き、現在可能な最もエネルギーの高い衝突を生成します。対照的に、提案された FCC は、LHC の 35 分の 1 のエネルギーで電子を反物質の対応物である陽電子に衝突させます (ただし、以前の電子陽電子衝突型加速器よりも高い)。電子と陽電子の衝突は、ヒッグス粒子を生成するのに十分なエネルギーを持っていますが、LHC の衝突よりもはるかにクリーンで分析が容易です。これは、陽子がクォークとグルオンと呼ばれる他の粒子でできた厄介な物体だからです。対照的に、電子と陽電子は、物理学者が知る限り、分割できない素粒子です。
電子陽電子衝突型加速器は、ヒッグスの崩壊方法と標準モデルの予測との間の不一致を探すことで、科学者の一般的な標準モデルを超えた物理学のヒントを探します。 FCC は、LHC の 7 倍のエネルギーに到達できる別の将来の陽子コライダーへの足がかりとしても機能します。LHC は、電子陽電子が存在を推測することしかできない新しい粒子の存在を爆発させる可能性があります。このマシンにはさらに 150 億ユーロの費用がかかり、2050 年代半ば以降に FCC のトンネルに収まる予定です。 FCC は、トンネルの 50 億ユーロの費用を負担することで、その究極のマシンをより手頃な価格にするのに役立ちます.
CERN は以前、このようなトンネル ビジョンで成功を収めました。同社は、1989 年から 2001 年まで運用された大型電子陽電子 (LEP) コライダーを構築し、W および Z ボソンと呼ばれる以前に発見された標準モデル粒子を詳細に研究しました。その後、CERN は LEP をはぎ取り、同じトンネル内に LHC を構築しました。
しかし、ヨーロッパの物理学者には競争があります。中国の物理学者たちは、おそらく 2030 年までに、長さ 100 キロメートルの電子陽電子リングを構築し、その後に陽子コライダーを設置するという独自の計画を立てています。一方、日本の物理学者は、長さ 20 キロメートルの直撃型リニアコライダーの建設を望んでいます。また、電子と陽電子を衝突させてヒッグス粒子を生成します。 CERN の研究者は、より斬新な加速技術で動作するリニア コライダーの計画も立てています。
2010 年に LHC がデータを取得し始めたとき、素粒子物理学者が期待していたよりも、新しい衝突型加速器を構築する必要性は薄くなっています。粒子と標準モデルで数十年にわたる膠着状態を打破します。 LHC はまだそのような粒子を生成していませんが、CERN の研究者は現在の 10 倍以上のデータを収集する予定です。しかし、追加の発見がなければ、ヒッグスだけを研究するために数十億ドルを費やすよう政府を説得することにおいて、物理学者は厳しい売り込みに直面するかもしれません.
